基于模擬子站的智能電網調度控制系統集成調試方法

季小龍 張坤杰 史偉偉

（北京科東電力控制系統有限責任公司 北京市 100193）

1 前言

智能電網調度控制系統在電網調度與變電站監控當中進行了一體化設置，可以與電網調度、運行操作站以及監控中心等各個部分對電網進行精細化管理。在智能電網調度一體化管理當中，調控中心全權負責電網調度以及變電站的監控，使變電站運行方式轉變為遠程監控。研究基于模擬子站的智能電網調度控制系統集成調試方法具有重要意義，可以提高調試工作的效率。

2 模擬子站概述

2.1 模擬子站的系統結構

在進行模擬子站的設計時需要以功能測試以及集成調試為主，要以實時數據庫虛擬裝置仿真軟件為基礎，對變電站當中的二次設備進行等效仿真，模擬變電站所有設備的數據與運行信息，對站端監控后臺以及調度主站等上層設備的應用功能進行測試與集成調試，并對上層設備發出的指令進行正確響應[1]。模擬子站的系統結構應用了分層分布式設計這一原則，主要包括硬件系統、操作系統、中間件層、統一管理平臺與應用層這五層（如圖1 所示）。

（1）硬件系統是模擬子站的物理設備，主要包括計算、存儲、控制、輸入以及輸出等功能。

（2）操作系統可以管理模擬子站系統的硬件資源、軟件資源以及數據資源，對程序的運行進行有效控制，并提供人機界面，為其他功能的開發提供接口與服務。

（3）中間件層可以為多層次分布式異構系統提供全新的體系結構，從而使模擬子站仿真測試系統具備應用組件技術提供的優勢，例如可互操作以及可異構系統等[2]。

（4）統一管理平臺涉及到的內容較多，例如網絡通信管理平臺、數據庫管理平臺等，這樣就可以對數據庫進行容量操作，利用事件發布機制與訂閱機制開展相互通信。

（5）應用層包括仿真制平臺、數據庫組態工具以及制造報文規范服務端。

其中，仿真制平臺主要包括人機畫面、命令處理中心、任務控制中心以及流程管理中心等部分，人機畫面可以顯示變電站的運行情況、各類裝置的運行狀態、操作記錄、測試任務的進程；命令處理中心在接收控制命令之后可以對虛擬裝置進行開啟或關閉；任務控制中心可以接收手動或自動測試任務，將其整理成控制命令并發送給命令處理中心；流程管理中心可以監視操作情況、仿真測試記錄并存儲所有的數據信息。數據庫組態工具可以可以直接將變電站配置描述文件導入到其中，并在實時數據庫當中構建站端設備運行情況才幾點信息與定制測試服務。制造報文規范服務端主要是負責模擬變電站當中的設備的，從而實現數據信息的實時交換。

2.2 模擬子站系統結構的特點

模擬子站系統結構具有一些獨特之處。

（1）采用了面向服務的體系架構。從圖2 可以看出，應用軟件功能采用了模塊化設計，可以根據用戶的個性化需求配置系統的節點，從而構建可實現資源共享、安全可靠、擴展性強的支持系統[3]。

（2）應用了中間件技術。應用中間件技術可以降低底層操作系統的復雜性，不需要再各種系統軟件上進行重復工作，且可移植性比較高。

（3）應用了標準化的通信協議——IEC61850。該標準化通信協議在智能變電站自動化領域當中引入了制造報文規范，對如何利用制造報文規范在應用層進行數據交換與信息監控進行了明確規定，也為相互操作與信息共享提供了技術體系支持。

3 基于模擬子站的智能電網調度控制系統集成調試方法

3.1 集成調試系統

以模擬子站為基礎的調度主站集成調試系統是由多個部分共同構成的，例如模擬子站、調度主站、遠動裝置、監控后臺、調度數據網絡、信息對比系統以及連接網絡等，具體如圖3 所示[4]。

3.2 集成調試策略

模擬子站可以模擬變電站中各種設備的數據信息以及運行狀態，并通過通信協議將數據信息以及運行信息都傳輸到站端監控后臺以及遠動裝置當中。其次，調度主站可以通過調度數據網絡和遠動裝置構建通信，并通過IEC 104 協議得到遠動裝置獲得的數據信息以及運行信息，且可以下達調度指令，開展集成調試工作[5]。信息比對系統可以與調度主站以及站端監控后臺連接起來，對調度主站以及站端監控后臺的報文進行對比分析，對調度主站的信息與站端運行信息的對應關系進行自動監測，從而對信息進行閉環管理，增強調試結果的準確性。

3.3 集成調試內容

在利用模擬子站進行調度主站數據庫的集成調試工作時，需要明確集成調試的內容，按照順序開展調試工作。

（1）需要開展遙信功能驗證。集成調試人員需要利用模擬子站對變電站當中各種設備的狀態輸出進行模擬。同時，也需要對調度主站的告警畫面、顯示畫面、光字牌是否與模擬動作相同進行核查。

（2）需要進行遙測功能驗證。集成調試人員需要利用模擬子站增加電壓回路與電流回路的遙測值，判斷調度主站各個遙測量與模擬子站的施加量是否相同，要根據實際情況設置某個遙測量的越限值，并在模擬子站當中調整這一遙測值，從而判斷調度主站的記錄是否正確。

（3）需要進行遙控功能驗證。模擬子站會自動響應調度主站遙控選擇和預設指令，并向上反饋返校信息，對調度主站的遙控執行進行響應，當實現遙控之后會傳輸遙控對象的位置狀態。

（4）需要驗證保護相關功能。集成調試人員需要利用模擬子站對保護動作的情況進行模擬，從而判斷調度主站接受的保護測量、遙信以及保護動作等各方面信息是否精確，在對模擬子站保護動作進行檢查時，調度主站會自主推送告警畫面[6]。

（5）驗證查詢與記錄功能。集成調試人員在利用模擬子站模擬事件時，需要判斷模擬子站輸出的內容和調度主站數據庫當中的告警內容是否相同。調度主站當中的可查詢內容有很多，例如遙測越限、遙信變位、節點工況、設備工況與SOE 等。而調度主站也可以在告警處理以及歷史事件當中選擇事件、類型以及時間范圍，明確數據庫是否能夠全面展示查詢信息。

（6）時間響應與對時監測。集成調試人員需要利用模擬子站模擬站端設備遙信變位、遙測數據變化，并對調度主站發出的遙控指令進行響應，判斷調度主站的模擬量以及狀態量響應時間與遙控執行時間是否符合實際情況，且要判斷時鐘同步監測系統的對時狀態是否一致。

（7）需要做好數據辨識工作。調度主站可以綜合分析對量測值以及狀態量的精確性，從中查出不良數據。所以，集成調試人員應當利用模擬子站輸送某一個測量值，并設置在這一測量值的有效范圍之外，判斷調度主站是否能夠從中識別出錯誤數據，也可以通過設置使該測量值出現異常情況，之后檢查調度主站是否能夠從中識別出來[7]。

（8）驗證告警與故障分析功能。集成調試人員可以利用模擬子站對變電站設備的運行故障情況進行模擬，并通過相應的方式讓調度主站記錄事故告警信息并形成故障分析報告，之后自動存儲與分析數據，判斷告警分析結果和模擬故障類型是否相同。

4 基于模擬子站的智能電網調度控制系統集成調試方法的應用

為了檢測基于模擬子站的智能電網調度控制系統調試方法的可靠性，在某智能變電站接入智能電網調度控制系統時應用了基于模擬子站的智能電網調度系統調試方法。

4.1 集成調試

利用模擬子站對調度主站進行了集成調試，即完成模擬子站的參數配置后，在模擬子站系統當中導入SCD，從而在實時數據庫當中構建變電站二次采集點信息，并將調控信息點表導入其中，從而自動進行模擬戰端遙測加量、模擬遙信變位、響應調度主站遙控操作等操作[8]。在調試之前，調試人員需要根據業務需求，明確驗收間隔順序以及信號順序，從而形成驗收序列，并以點號為標識，將驗收順序當作驗收依據，檢驗信息的精確性。

4.2 圖模校驗

可以通過拓撲對圖模關系的對應問題進行驗證，并利用設備和信號之間的關系判斷圖模和信號關聯之間的精確性。

4.3 實時監控

模擬子站與調度主站具備多種功能，例如分析報文、顯示報文以及監控等，可以對系統的運行狀態進行實時監控，定位輔助問題，并對多個通道的狀態進行監控。

5 結語

模擬子站主要是由硬件系統、操作系統、中間件層、統一管理平臺以及應用層共同構成的，采用了面向服務的體系架構、應用了中間件技術且采用了標準化通信協議。在應用基于模擬子站的智能電網調度控制系統集成調試方法時需要進行集成調試、點表對比、圖模校驗、實時監控以及效果對比等工作，從而提高調度主站調試的準確性。